La gravedad podría aparecer a partir del entrelazamiento y la curvatura clásica del espacio-tiempo descrita por la Relatividad General podría ser una consecuencia ese entrelazamiento.
|
Una de las cosas más extrañas de la Mecánica Cuántica (MC) es el entrelazamiento cuántico. Dos fotones o dos electrones pueden estar en una superposición de dos estados (dos estados de polarización o dos estados de spin respectivamente). Si sus estados cuánticos están correlacionados entonces el colapso de la función de ondas de una partícula determina el colapso de la otra al instante. Es aquí donde aparece lo extraño, pues parece que hay una acción a distancia instantánea que el efecto parece superar la velocidad de la luz. Incluso podemos enviar las partículas en direcciones opuestas de tal modo que estén en sitios opuestos del Universo y el fenómeno se da. Encima, qué partícula es la que colapsa primero o segundo depende del sistema de referencia relativista que elijamos.
Esta acción a distancia es algo que molestaba mucho a Einstein. Sin embargo, este fenómeno no viola la causalidad relativista, pues no se transmite información. No se controla el estado al que colapsa la primera partícula y, por tanto, no se controla el colapso de la segunda. De todos modos esto siempre ha dado mucho juego y esta “comunicación instantánea” siempre ha estado sujeta a interpretación.
En julio pasado Juan Maldacena (Institute for Advanced Study) y Leonard Susskind (Stanford University) propusieron que esta comunicación se podía dar a través de agujeros de gusano. Un agujero de gusano es un ente teórico que forma un túnel en el propio espacio-tiempo que comunica regiones alejadas del Universo a modo de atajo. Sería como unir dos agujeros negros hasta formar un túnel siendo sus bocas los dos agujeros negros. Su geometría viene dictada por la Relatividad General (RG). Parece que es imposible usar algo así para viajar, pues mantener abierto el túnel parece imposible debido a que colapsa en el momento en que se trata de introducir materia o energía por él.
Sin embargo, quizás existan agujeros de gusanos minúsculos que estén abiertos por una fracción de segundo, algo que permitiría, bajo cierto principio de incertidumbre de Heisenberg, una teoría cuántica de la gravedad.
Es aquí en donde los físicos dan palos de ciego, pues no se tiene todavía una teoría cuántica de la gravedad, sino modelos de juguete sobre ella. La MC es buena para describir el mundo de lo pequeños y la RG para describir objetos muy masivos (estrellas, galaxias y el propio Universo), pero hay regímenes en los que ambos mundos coinciden y ninguna de las dos teorías funciona. Hace falta una teoría cuántica de la gravedad de la que todavía carecemos.
El caso es que estos investigadores demostraron que si se crean dos agujeros negros entrelazados y se separan, entonces se forma un atajo entre ellos que, en esencia, es un agujero de gusano. Bajo este esquema incluso si los dos agujeros negros están en partes opuestas del Universo parece que un agujero de gusano los conecta entre sí. Esto sugería que, al menos en el caso de los agujeros de gusanos, la gravedad emerge de un fenómeno más fundamental que sería el entrelazamiento de dos agujeros negros. Este trabajo indicaría, por tanto, que hay una equivalencia entre MC y la geometría clásica de la RG.
Ahora Julian Sonner (MIT), Kristan Jensen (University of Victoria) y Andreas Karch (University of Washington) han obtenido un par de resultados teóricos según los cuales la creación de dos quarks entrelazados tiene como consecuencia la creación de un agujero de gusano que conecta el par. Este resultado indica que quizás las leyes de la gravedad que mantienen el Universo no sean fundamentales, sino que emerjan del entrelazamiento cuántico.
Se ha sugerido que una teoría cuántica de la gravedad llegaría a la conclusión de que la gravedad clásica que todos experimentamos no es un concepto fundamental, sino un fenómeno emergente que aparecería a partir de objetos y/o relaciones más fundamentales.
Es aquí en donde el entrelazamiento podría jugar su papel y a partir de él quizás se construya el propio espacio-tiempo. Esto sería un gran paso importante para alcanzar una teoría cuántica de la gravedad.
Los quark son creados en este marco teórico como un par partícula-antipartícula a partir del vacío durante un breve periodo de tiempo, algo permitido por el principio de incertidumbre. Se asume, además, que un par así creado está correlacionado. Se pueden además separar bajo la influencia de un campo eléctrico.
Para ver cómo la gravedad aparece en este escenario los investigadores hacen uso del principio holográfico, que es un modo de derivar más dimensiones espaciales a partir de otras. Este principio, inventado por Maldacena, viene a decir que la teoría cuántica junto a la gravedad en un espacio dado es equivalente a la teoría cuántica sin gravedad en una espacio con una dimensión menos que hace la veces de frontera o borde del espacio original. Toda la información del interior estaría contenida en esa superficie frontera.
Estos investigadores vieron que la aparición de pares de quark daba lugar a la aparición de agujeros de gusanos que los conectaban en lo que parece ser una creación simultánea de ambos tipos de objetos. Esto sugería además que la gravedad podría aparecer a partir del entrelazamiento y que la curvatura clásica del espacio-tiempo descrita por la RG podría ser una consecuencia del entrelazamiento. Según Sonner, en una representación básica el entrelazamiento da lugar a la aparición de una especie de geometría.
De momento no saben qué pasa si se rompe el entrelazamiento o qué pasa con la geometría en ese momento, así que les queda trabajo por hacer.
De todos modos, algunos expertos del campo argumentan que estos resultados no son más que una mera analogía matemática.
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=4279 [1]
Fuentes y referencias:
Nota de prensa. [2]
Artículo original I. [3]
Copia artículo original. [4]
Artículo original II. [5]
Copia artículo original II. [6]
Copia artículo de Maldacena y Susskind. [7]
Ilustración: AllenMcC (Creative Commons Attribution Sharealike 3.0).